CN218837766U - 多自由度运动平台及核电站检修设备输送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度运动平台及核电站检修设备输送系统，多自由度运动平台包括基础平台、平移驱动组件、旋转驱动组件；平移驱动组件设置在基础平台上；旋转驱动组件设置在平移驱动组件上，在平移驱动组件的驱动下相对基础平台可水平来回移动；旋转驱动组件包括密封壳体、设置在密封壳体内部的第一旋转电机和第二旋转电机；密封壳体的顶部用于放置支撑核电站检修设备；第一旋转电机在密封壳体内竖向设置并以其输出轴朝上连接核电站检修设备；第二旋转电机相对第一旋转电机水平设置并以其输出轴连接第一旋转电机。检修设备可调整其自身与核岛在役主设备的零件之间的相对位置，以实现检修设备与核岛在役主设备的零件之间的找正对位操作。

Description

多自由度运动平台及核电站检修设备输送系统

技术领域

本实用新型涉及核电站检修技术领域，尤其涉及一种多自由度运动平台及核电站检修设备输送系统。

背景技术

根据国内外电厂类似应急处理事件和理论分析，在核电站应急处理工况中，有对核电站核岛在役主设备进行更换的可能性存在。

核电站核岛在役主设备应急维修时，需要拆装主设备上的固定螺栓，销钉等，受在役设备照射因数影响，维修过程需全程在屏蔽水中进行。工作时，核电站检修设备需要被输送下水至主设备的一侧。受主设备放置位置和角度偏差，核电站检修设备安装位置和角度偏差影响，核电站检修设备与主设备的零件如螺栓等之间需要进行找正对位操作，要求搭载核电站检修设备的移动平台具备多方向移动、转动能力，才能够完成核电站检修设备与主设备的零件之间找正对位的操作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种多自由度运动平台及核电站检修设备输送系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多自由度运动平台，其包括基础平台、平移驱动组件、旋转驱动组件；

所述平移驱动组件设置在所述基础平台上；

所述旋转驱动组件设置在所述平移驱动组件上，在所述平移驱动组件的驱动下相对所述基础平台在水平方向上可来回移动；

所述旋转驱动组件包括密封壳体、设置在所述密封壳体内部的第一旋转电机和第二旋转电机；所述密封壳体的顶部用于放置支撑核电站检修设备；

所述第一旋转电机在所述密封壳体内竖向设置并以其输出轴朝上连接所述核电站检修设备，驱动所述核电站检修设备旋转；所述第二旋转电机相对所述第一旋转电机水平设置并以其输出轴连接所述第一旋转电机，驱动所述第一旋转电机旋转。

优选地，所述平移驱动组件包括相对垂直设置的第一平移驱动组件和第二平移驱动组件；

所述第一平移驱动组件设置在所述基础平台上，所述第二平移驱动组件可滑动配合在所述第一平移驱动组件上，且在所述第一平移驱动组件的驱动下沿第一水平方向可往复运动；

所述密封壳体可滑动配合在所述第二平移驱动组件上，且在所述第二平移驱动组件的驱动下沿与所述第一水平方向垂直的第二水平方向可往复运动。

优选地，所述第一平移驱动组件包括设置在所述基础平台上的第一底板、设置在所述第一底板上的第一丝杆、第一电机、第一导轨；

所述第一丝杆与所述第一电机的输出轴传动连接，所述第一导轨平行设置在所述第一丝杆和第一电机的相对两侧；

所述第二平移驱动组件的第二底板横跨所述第一导轨且可滑动配合在所述第一导轨上，所述第二平移驱动组件的第二底板与所述第一丝杆连接，在所述第一丝杆的回转运动下沿所述第一导轨的长度方向可往复运动。

优选地，所述第一丝杆与所述第一电机为平行并列设置；

所述第一平移驱动组件还包括相互啮合的第一丝杆齿轮和第一电机齿轮，所述第一丝杆齿轮连接在所述第一丝杆的一端，所述第一电机齿轮与所述第一电机的输出轴连接。

优选地，第二平移驱动组件包括所述第二底板、设置在所述第二底板上的第二丝杆、第二电机、第二导轨；

所述第二丝杆与所述第二电机的输出轴传动连接，所述第二导轨平行设置在所述第二丝杆和第二电机的相对两侧；

所述密封壳体可滑动配合在所述第二导轨上，所述密封壳体与所述第二丝杆连接，在所述第二丝杆的回转运动下沿所述第二导轨的长度方向可往复运动。

优选地，所述第二丝杆与所述第二电机为平行并列设置；

所述第二平移驱动组件还包括相互啮合的第二丝杆齿轮和第二电机齿轮，所述第二丝杆齿轮连接在所述第二丝杆的一端，所述第二电机齿轮与所述第二电机的输出轴连接。

优选地，所述第一旋转电机和第二旋转电机为无霍尔直流无刷电机，所述第一旋转电机的输出轴远离所述核电站检修设备的一端连接有第一旋转变压器，所述第二旋转电机的输出轴远离所述第一旋转电机的一端连接有第二旋转变压器。

优选地，所述密封壳体的外壁上设置有角度测量仪。

优选地，所述密封壳体与所述平移驱动组件之间设置有力传感器。

本实用新型还提供一种核电站检修设备输送系统，其包括以上任一项所述的多自由度运动平台、以及竖直长距离输送装置；

所述竖直长距离输送装置包括至少一个输送单元，所述输送单元上设有沿竖向延伸的齿条单元、直线导轨单元；

所述基础平台上设有与所述齿条单元啮合的传动齿轮、以及与所述直线导轨单元可滑动配合的滑动连接件。

本实用新型至少具有以下有益效果：通过在基础平台上设置平移驱动组件、旋转驱动组件，可驱动核电站检修设备相对基础平台进行平移运动、以及至少两个不同方向的旋转运动，使核电站检修设备可调整其自身与核电站核岛在役主设备的零件之间的相对位置，以实现核电站检修设备与核电站核岛在役主设备的零件之间的找正对位操作。第一旋转电机和第二旋转电机整体封装在密封壳体内，可满足水下使用时的水密需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的多自由度运动平台一视角下的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的多自由度运动平台另一视角下的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的多自由度运动平台的平移驱动组件的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的多自由度运动平台的旋转驱动组件的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的核电站检修设备输送系统的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的核电站检修设备输送系统的输送单元的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

术语“轴向”、“径向”是以整个装置或部件的长度方向为“轴向”，垂直于轴向的方向为“径向”。

术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。

上述术语仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

图1-5示出了本实用新型一实施例的多自由度运动平台，其基础平台1、平移驱动组件2、旋转驱动组件3；

平移驱动组件2设置在基础平台1上；

旋转驱动组件3设置在平移驱动组件2上，在平移驱动组件2的驱动下相对基础平台1在水平方向上可来回移动；

旋转驱动组件3包括密封壳体30、设置在密封壳体30内部的第一旋转电机31和第二旋转电机32；密封壳体30的顶部用于放置支撑核电站检修设备(下文简称检修设备)；

第一旋转电机31在密封壳体30内竖向设置并以其输出轴朝上连接检修设备，驱动检修设备旋转；第二旋转电机32相对第一旋转电机31水平设置并以其输出轴连接第一旋转电机31，驱动第一旋转电机31旋转。

具体地，如图4所示，第一旋转电机31的输出轴可连接第一连接法兰310，检修设备可安装在工具安装板4上，第一连接法兰310再连接工具安装板4。如图1中的坐标系为参考方向，第一旋转电机31输出转矩后，通过第一连接法兰310带动工具安装板4绕Z轴旋转，检修设备因此可具备第一个转动自由度。

在密封壳体30内部，第二旋转电机32的输出轴与第一旋转电机31之间可设置第二连接法兰。第二旋转电机32输出转矩后，通过第二连接法兰带动第一旋转电机31绕Y轴旋转，检修设备因此可具备第二个转动自由度。

第一旋转电机31和第二旋转电机32整体封装在密封壳体30内，可满足水下使用时的水密需求。密封壳体30在平移驱动组件2的驱动下可相对基础平台1水平移动，带动其上的检修设备相对基础平台1水平移动，检修设备因此可具备水平移动自由度。

因此将检修设备在基础平台1上具备多个运动自由度，从而通过控制检修设备多个方向的运动来调整检修设备与核电站在役主设备上的零件之间的找正对位操作。

在一些实施例中，如图3所示，平移驱动组件2包括相对垂直设置的第一平移驱动组件21和第二平移驱动组件22；

第一平移驱动组件21设置在基础平台1上，第二平移驱动组件22可滑动配合在第一平移驱动组件21上，且在第一平移驱动组件21的驱动下沿第一水平方向可往复运动；密封壳体30可滑动配合在第二平移驱动组件22上，且在第二平移驱动组件22的驱动下沿与第一水平方向垂直的第二水平方向可往复运动。

具体地，如图1所示，第一水平方向可以是与Y轴平行的方向，第二水平方向可以是与X轴平行的方向。工具安装板4上的检修设备因此相对基础平台1可具有至少两个相互垂直方向的水平移动自由度。

进一步地，第一平移驱动组件21可包括设置在基础平台1上的第一底板210、设置在第一底板210上的第一丝杆211、第一电机212、第一导轨213；

第一丝杆211与第一电机212的输出轴传动连接，第一导轨213平行设置在第一丝杆211和第一电机212的相对两侧。也即，第一导轨213平行设置在第一丝杆211和第一电机212整体的相对两侧，第一丝杆211和第一电机212整体位于至少两个第一导轨213之间；

第二平移驱动组件22的第二底板220横跨第一导轨213且可滑动配合在第一导轨213上，第二平移驱动组件22的第二底板220与第一丝杆211连接，在第一丝杆211的回转运动下沿第一导轨213的长度方向可往复运动。

具体地，第二底板220上可固定一丝杆连接件(未图示)，在丝杆连接件上开设用于配合第一丝杆211的螺纹孔，第一丝杆211的一端穿过丝杆连接件的螺纹孔，其相对另一端与第一电机212的输出轴传动连接。从而，第一电机212输出转矩传递至第一丝杆211，第一丝杆211回转带动第二底板220沿第一导轨213的长度方向来回滑动，从而可实现检修设备在第一水平方向的往复运动。

进一步地，第一平移驱动组件21还可包括相互啮合的第一丝杆齿轮214和第一电机齿轮215，第一丝杆211与第一电机212为平行并列设置；第一丝杆齿轮214连接在第一丝杆211的一端，第一电机齿轮215与第一电机212的输出轴连接。

具体地，第一电机212输出的转矩依次传递至第一电机齿轮215、第一丝杆齿轮214、第一丝杆211，带动第一丝杆211的回转。

在一些实施例中，第二平移驱动组件22包括第二底板220、设置在第二底板220上的第二丝杆221、第二电机222、第二导轨223；

第二丝杆221与第二电机222的输出轴传动连接，第二导轨223平行设置在第二丝杆221和第二电机222的相对两侧；密封壳体30可滑动配合在第二导轨223上，密封壳体30与第二丝杆221连接，在第二丝杆221的回转运动下沿第二导轨223的长度方向可往复运动。

具体地，密封壳体30可安装在安装座226上，安装座226横跨第二导轨223且与第二丝杆221连接。安装座226与第二丝杆221的连接方式可参照上述第二底板220与第一丝杆211的连接方式设置。

进一步地，第二平移驱动组件22还可包括相互啮合的第二丝杆齿轮224和第二电机齿轮225，第二丝杆221与第二电机222为平行并列设置；第二丝杆齿轮224连接在第二丝杆221的一端，第二丝杆221的相对另一端连接安装座226。第二电机齿轮225与第二电机222的输出轴连接。

具体地，第二电机222输出的转矩依次传递至第二电机齿轮225、第二丝杆齿轮224、第二丝杆221，带动第二丝杆221的回转。第二丝杆221回转带动安装座226沿第二导轨223的长度方向往复运动，实现安装座226上的密封壳体30的往复运动，从而实现检修设备在第二水平方向的往复运动。

综上所述，第一平移驱动组件21、第二平移驱动组件22、密封壳体30以层叠的形式合理地集成布置在基础平台1上，使得本实用新型的多自由度运动平台整体结构较为紧凑小巧，搭载检修设备时受力较平衡，可满足检修设备平稳运行的工作需求。

第一底板210上和第二底板220上还可设置电气拖链23，用于收纳第一平移驱动组件21和第二平移驱动组件22的电气线缆等管线。

在一些实施例中，如图4所示，第一旋转电机31和第二旋转电机32为无霍尔直流无刷电机，第一旋转电机31的输出轴远离检修设备的一端连接有第一旋转变压器312，第二旋转电机32的输出轴远离第一旋转电机31的一端连接有第二旋转变压器320。

具体地，无霍尔直流无刷电机可有效避免核电站核辐射的不良影响，其还具有启动特性好、稳定性好、转矩大的特点，承载能力强，承载检修设备时稳定性好。对应无霍尔直流无刷电机，可同时配置第一旋转变压器312、第二旋转变压器320用于反馈第一旋转电机31、第二旋转电机32的转动信号。

第一旋转电机31的输出轴远离检修设备的一端还连接有编码器311，第二旋转电机32的输出轴远离第一旋转电机31的一端还连接有减速箱321。

第一旋转电机31与第一连接法兰310之间、第二旋转电机32与第一旋转电机31之间可设置动密封件33；密封壳30的拼装组装处可设置静密封件34，以隔离外界水环境。

第一旋转电机31和第二旋转电机32的电气线缆可通过水下密封接头35与外界的控制终端和供电装置连接，以实现控制第一旋转电机31和第二旋转电机32的启闭等。

在一些实施例中，密封壳体30的外壁上设置有角度测量仪5，角度测量仪5可安装在密封壳体30外壁上对应工具安装板4的正下方，且朝向核电站在役主设备上的零件设置。角度测量仪5可以是具有角度测量功能的激光测距仪、激光器等，可用于监测并反馈检修设备与核电站在役主设备上的零件之间的角度位置偏差。

在一些实施例中，密封壳体30与平移驱动组件2之间设置有力传感器(未图示)，可用于监测反馈检修设备与核电站在役主设备上的零件之间的接触作用力大小。

如图5-6所示，本实用新型一些实施例的检修设备输送系统包括以上任一项所述的多自由度运动平台、以及竖直长距离输送装置6；

竖直长距离输送装置6包括至少一个输送单元60，输送单元60上设有沿竖向延伸的齿条单元602、直线导轨单元601；基础平台1上设有与齿条单元602啮合的传动齿轮10、以及与直线导轨单元601可滑动配合的滑动连接件11。

基础平台1上还设有第三电机12、第三电机12的输出轴与传动齿轮10传动连接，驱动多自由度运动平台沿输送单元60的长度方向上下移动。

如图5所示，多自由度运动平台还可包括设置在基础平台1上的摄像头13，用于反馈图像信息。

将检修设备安装在多自由度运动平台上后，多自由度运动平台沿输送单元60的长度方向向下移动到达核电站在役主设备上的零件处，检修设备在多自由度运动平台的转动、移动下调整自身与核电站在役主设备上的零件之间的位置(找正对位)，对位完成后，检修设备进行相应的检修工作。在一些实施例中，核电站在役主设备可以是下部堆内构件7。

以上仅为本实用新型的一些具体实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多自由度运动平台，其特征在于，包括基础平台（1）、平移驱动组件（2）、旋转驱动组件（3）；

所述平移驱动组件（2）设置在所述基础平台（1）上；

所述旋转驱动组件（3）设置在所述平移驱动组件（2）上，在所述平移驱动组件（2）的驱动下相对所述基础平台（1）在水平方向上可来回移动；

所述旋转驱动组件（3）包括密封壳体（30）、设置在所述密封壳体（30）内部的第一旋转电机（31）和第二旋转电机（32）；所述密封壳体（30）的顶部用于放置支撑核电站检修设备；

所述第一旋转电机（31）在所述密封壳体（30）内竖向设置并以其输出轴朝上连接所述核电站检修设备，驱动所述核电站检修设备旋转；所述第二旋转电机（32）相对所述第一旋转电机（31）水平设置并以其输出轴连接所述第一旋转电机（31），驱动所述第一旋转电机（31）旋转。

2.根据权利要求1所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述平移驱动组件（2）包括相对垂直设置的第一平移驱动组件（21）和第二平移驱动组件（22）；

所述第一平移驱动组件（21）设置在所述基础平台（1）上，所述第二平移驱动组件（22）可滑动配合在所述第一平移驱动组件（21）上，且在所述第一平移驱动组件（21）的驱动下沿第一水平方向可往复运动；

所述密封壳体（30）可滑动配合在所述第二平移驱动组件（22）上，且在所述第二平移驱动组件（22）的驱动下沿与所述第一水平方向垂直的第二水平方向可往复运动。

3.根据权利要求2所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述第一平移驱动组件（21）包括设置在所述基础平台（1）上的第一底板（210）、设置在所述第一底板（210）上的第一丝杆（211）、第一电机（212）、第一导轨（213）；

所述第一丝杆（211）与所述第一电机（212）的输出轴传动连接，所述第一导轨（213）平行设置在所述第一丝杆（211）和第一电机（212）的相对两侧；

所述第二平移驱动组件（22）的第二底板（220）横跨所述第一导轨（213）且可滑动配合在所述第一导轨（213）上，所述第二平移驱动组件（22）的第二底板（220）与所述第一丝杆（211）连接，在所述第一丝杆（211）的回转运动下沿所述第一导轨（213）的长度方向可往复运动。

4.根据权利要求3所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述第一丝杆（211）与所述第一电机（212）为平行并列设置；

所述第一平移驱动组件（21）还包括相互啮合的第一丝杆齿轮（214）和第一电机齿轮（215），所述第一丝杆齿轮（214）连接在所述第一丝杆（211）的一端，所述第一电机齿轮（215）与所述第一电机（212）的输出轴连接。

5.根据权利要求3所述的多自由度运动平台，其特征在于，第二平移驱动组件（22）包括所述第二底板（220）、设置在所述第二底板（220）上的第二丝杆（221）、第二电机（222）、第二导轨（223）；

所述第二丝杆（221）与所述第二电机（222）的输出轴传动连接，所述第二导轨（223）平行设置在所述第二丝杆（221）和第二电机（222）的相对两侧；

所述密封壳体（30）可滑动配合在所述第二导轨（223）上，所述密封壳体（30）与所述第二丝杆（221）连接，在所述第二丝杆（221）的回转运动下沿所述第二导轨（223）的长度方向可往复运动。

6.根据权利要求5所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述第二丝杆（221）与所述第二电机（222）为平行并列设置；

所述第二平移驱动组件（22）还包括相互啮合的第二丝杆齿轮（224）和第二电机齿轮（225），所述第二丝杆齿轮（224）连接在所述第二丝杆（221）的一端，所述第二电机齿轮（225）与所述第二电机（222）的输出轴连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述第一旋转电机（31）和第二旋转电机（32）为无霍尔直流无刷电机，所述第一旋转电机（31）的输出轴远离所述核电站检修设备的一端连接有第一旋转变压器（312），所述第二旋转电机（32）的输出轴远离所述第一旋转电机（31）的一端连接有第二旋转变压器（320）。

8.根据权利要求1-6任一项所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述密封壳体（30）的外壁上设置有角度测量仪（5）。

9.根据权利要求1-6任一项所述的多自由度运动平台，其特征在于，所述密封壳体（30）与所述平移驱动组件（2）之间设置有力传感器。

10.一种核电站检修设备输送系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的多自由度运动平台、以及竖直长距离输送装置（6）；

所述竖直长距离输送装置（6）包括至少一个输送单元（60），所述输送单元（60）上设有沿竖向延伸的齿条单元（602）、直线导轨单元（601）；

所述基础平台（1）上设有与所述齿条单元（602）啮合的传动齿轮（10）、以及与所述直线导轨单元（601）可滑动配合的滑动连接件（11）。

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